Beräkning av koldioxidutsläppet från bostadssektorn i Stockholms län
Guojing Chen
guojing@kth.se
Jill Paulsson
jillp@kth.se
Bachelor of Science Thesis
KTH School of Industrial Engineering and Management Energy Technology EGI-2013
SE-100 44 STOCKHOLM
Liljeholmen Årstadal Lövholmen (Jan Hessel) Källa: www.stockholmbygger.se
Bachelor of Science Thesis EGI-2013
Beräkning av koldioxidutsläppet från bostadssektorn i Stockholms län
Guojing Chen Jill Paulsson
Approved
Date
Examiner
Catarina Erlich
Supervisor
Jon-Erik Dalin
Commissioner
Institution för Energiteknik, KTH
Contact person
Abstract
During the last decades the housing sector has increased continuously, and housings and services accounted for 40 % of the energy usage in Sweden during 2011. The expansion in number of buildings in society has resulted in an increase in both energy usage and emissions of greenhouse gases. It is crucial to enable a sustainable development of society and as a result, the demand to reduce the emissions of carbon dioxide is a current question.
In this study, the carbon dioxide emitted from the housing sector in Stockholm is estimated.
The housing sector can be divided into different types of houses such as apartment blocks, single-family houses and holiday houses. By collecting information of the energy purchased in respective households, a computational model is generated that calculates the total emission of carbon dioxide. The computational model is created in Excel and based on various assumptions and boundaries regarding the production of electricity and district heating. The environmental impact of the energy purchased is studied through a lifecycle perspective and the energy statistics is studied through an average perspective. The model is designed to calculate the emission factor from the electricity production through a Swedish, Nordic and Northern European perspective. The model also generates a value of the emission factor for the district heating system in Stockholm. By combining the emission factors and the energy statistics, a value of the total emission of carbon dioxide from the housing sector is obtained.
A case study is implemented by examining the energy usage for the year of 2010. The
emission of carbon dioxide during the year was approximately 1.3 million tonnes. By taking
the import of electricity into account in the Swedish perspective, the result was obtained.
When the Swedish electricity mix was replaced with the European mix, the amount of carbon dioxide increased approximately 3 times. As a result of the cold climate and low production due to recession during 2010, limited flow in water reservoirs and low production in nuclear power plants the emissions was approximately 30 000 tonnes higher compared to the year before. By assuming a Swedish electricity mix, the case study shows that the emission per square meter is the highest in apartment blocks, while the emissions from the single-family houses and holiday houses are relatively low in comparison.
According to the sensitivity analysis the emission is essentially affected by the import of
electricity. The efficiency in power plants also affects the result of the electricity mix in the
Nordic and Northern European perspective. However, the selection of electricity mix in the
production of district heating, biomass fuel in single-family houses and efficiency in boilers
and burners are practically insignificant in the final result.
Sammanfattning
Bostadssektorn har ökat kontinuerligt under de senaste decennierna och under 2011 stod bostäder och service för 40 % av Sveriges totala energianvändning. Ökningen av antalet bostäder och lokaler i samhället leder till en ökad energianvändning och växthusgasutsläpp.
Att minska andelen utsläpp av växthusgaser, främst koldioxid, i samhället är alltid en aktuell fråga och en strävan att minska energisystemets miljöeffekt är därför mycket viktig för en hållbar utveckling.
I denna studie undersöks och uppskattas koldioxidutsläppet från bostadssektorn i Stockholms län, och detta genom att studera energianvändningen i bostäderna som huvudsakligen delas in i subsektorerna flerbostadshus, småhus och fritidshus. Genom att sammanställa respektive subsektors totala energianvändning, med avseende på dess köpta energi, tas en beräkningsmodell fram som omvandlar den köpta energin till en mängd koldioxidutsläpp.
Beräkningsmodellen skapas i Excel med gjorda antaganden och olika systemgränser för köpt el och fjärrvärme. Den köpta energins miljöeffekt studeras ur ett livscykelperspektiv och energistatistiken miljövärderas ur ett genomsnittsperspektiv. Modellen konstrueras för beräkning av emissionsfaktorer för elmix ur ett svenskt, nordiskt och nordeuropeisk elsystem samt för fjärrvärmemixen i Stockholms län. Dessa emissionsfaktorer, inklusive inmatningsvärden för den använda energin, används för att beräkna det totala koldioxidutsläppet från bostadssektorn.
En fallstudie genomförs för att beräkna koldioxidutsläppet från bostadssektorn år 2010 med hjälp av modellen. Resultatet visar att koldioxidutsläppet för detta år var ungefär 1,3 miljoner ton vid beräkning med svenskt medelel med hänsyn till nettoimport, och om beräkning utförs med europeisk elmix blir utsläppet tre gånger större. Koldioxidutsläppet år 2010 är nästan 30 tusen ton mer än föregående år och detta bland annat på grund av det kalla klimatet i kombination med dålig tillrinning i vattenmagasinen, låg kärnkraftproduktion och lågkonjunktur. Resultatet ur fallstudien visar även att koldioxidutsläppet per kvadratmeter är störst i flerbostadshus, medan utsläppet från småhus och fritidshus ligger på en förhållandevis låg nivå i jämförelse, då elen beräknas ur ett svensk elsystem.
Känslighetsanalysen av fallstudien visar att importen av el har en stor inverkan på resultatet.
Även verkningsgrad i kraftverken är en parameter som påverkar resultatet för nordisk och
nordeuropeisk elmix. Däremot är valet av elmix i fjärrvärmeproduktionen, biobränslemix i
småhusen samt verkningsgraden i pannor och brännare i de enskilda hushållen nästan
obetydligt för slutresultatet.
Innehållsförteckning
1 Inledning ... 1
1.1 Problembeskrivning ... 1
1.2 Mål ... 1
1.3 Metod ... 1
1.4 Avgränsningar ... 2
2 Bakgrund ... 4
3 Energianvändning ... 6
3.1 Bostäder ... 7
Flerbostadshus ... 8
3.1.1 Småhus ... 9
3.1.2 Fritidshus ... 10
3.1.3 3.2 Uppvärmning i bostäder ... 10
Fjärrvärme ... 11
3.2.1 Pannor och brännare... 12
3.2.2 Värmepumpar... 12
3.2.3 3.3 Varmvatten i bostäder ... 13
3.4 Elektricitet i bostäder ... 13
3.5 Energianvändning i framtiden ... 14
4 Energibalans... 16
4.1 Omvandling av energi till el och värme ... 16
Vattenkraft ... 17
4.1.1 Kärnkraft ... 17
4.1.2 Vindkraft ... 18
4.1.3 Kraftvärme, kondenskraft och värmekraft ... 18
4.1.4 Solkraft och övriga kraftslag ... 20
4.1.5 5 Energipolitik och marknad ... 21
5.1 Fjärrvärmemarknad ... 21
5.2 Elmarknad ... 22
Den fysiska elmarknaden ... 22
5.2.1 Nord Pool Spot ... 23
5.2.2 Import och export av el ... 24
5.2.3 6 Miljövärdering av köpt energi... 25
6.1 Marginalperspektiv ... 25
6.2 Medelperspektiv ... 26
6.3 Ekonomiskt perspektiv ... 26
6.4 Avtalsrelaterad värdering ... 27
6.5 Emissionsfaktorer ... 27
Miljöfaktaboken 2011 ... 27
6.5.1
Allokering ... 28
6.5.2 7 Modell ... 30
7.1 Elmix ... 31
7.2 Fjärrvärmemix i Stockholms län ... 32
7.3 Övrig köpt energi ... 32
7.4 Antagande och osäkerhet ... 32
8 Fallstudie ... 34
8.1 Indata ... 34
8.2 Resultat ... 37
8.3 Känslighetsanalys ... 43
9 Diskussion ... 46
10 Slutsats ... 48
11 Litteraturförteckning ... 49
Bilaga 1 ……….. I
Bilaga 2 ……… III
Bilaga 3 ………. X
Terminologi
EDP Environmental Product Declarations
ENTSO- E European Network of Transmission System EU ETS European Union Emission Trading Scheme LULUCF Land Use, Land-Use Change and Forestry MARKAL-Nordic MARKet ALlokation-Nordic
SCB Statistiska Centralbyrån
SMHI Sveriges Meterologiska och Hydrologiska Institut
Nomenklatur
Beteckning Enhet Betydelse
ηi
- elverkningsgrad för bränslet i
Eel,tot
GWh den generade elen som levereras ut på nätet
Evärme,tot
GWh den genererade fjärrvärmen ut från
kraftvärmeanläggningen
αel,i
- alternativ elverkningsgrad vid förbränning av bränsle i
αvärme,i
- alternativ värmeverkningsgrad vid förbränning av bränsle
i
eenergimix
g CO
2/kWh viktad emissionsfaktor för energimix
pn
GWh omvandlad energi i produktionsslag n
ptot
GWh total produktion av samtliga kraftslag i ett system
bj
TJ mängd av bränsle j
ξj
g CO
2/kWh emissionsfaktor för bränslet j
Prefix Faktor
k kilo 10
3tusen
M mega 10
6miljon
G giga 10
9miljard
T tera 10
12biljon
Omvandlingsfaktorer mellan energienhet 1 kWh = 3,6 MJ
1 g CO
2/MJ = 3,6 g CO
2/kWh
Figurförteckning
Figur 1. En översikt av studiens arbetsgång. ... 2 Figur 2. Utsläpp av växthusgaser exklusive LULUCF i Sverige, 1990-2011, uttryckt i
miljoner ton koldioxidekvivalenter. (Naturvårdsverket, 2013) ... 5 Figur 3. Andel förnybar energianvändning i Sverige, 1990-2010, uttryckt i procent.
(Energimyndigheten, 2012a) ... 6 Figur 4. Tillförseln av elenergi i svenska energisystemet 1986-2010, uttryckt i GWh. (SCB) 6 Figur 5. Sveriges energianvändning för samhällets tre sektorer uttryckt i PJ, ej
normalårskorrigerat. (SCB) ... 7 Figur 6. Energitillförsel och användning i bostäder. (IVA, 2012) ... 8 Figur 7. Energianvändning för uppvärmning i flerbostadshus i Sverige år 2011 uppdelat efter kraftslag. (Energimyndigheten, 2012b) ... 9 Figur 8. Energianvändningen år 2011 i småhus i Sverige uppdelat efter energislag.
(Energimyndigheten, 2012c) ... 10 Figur 9. Genomsnittlig energianvändning för uppvärmning och varmvatten för åren 2005- 2011, uttryckt i kWh per m
2. Faktisk användning, ej normalårskorrigerad.
(Energimyndigheten, 2009a) (Energimyndigheten, 2012d) ... 11 Figur 10. Fjärrvärmenät från kraftverk till hushållen i tätbefolkade bostadsområden.
(Energimyndigheten) ... 12 Figur 11. Elanvändning inom bostäder och service, 1970-2010, uttryckt i TWh.
(Energimyndigheten, 2011a) ... 13 Figur 12. Användning av hushållsel i flerbostadshus. (Energimyndigheten) ... 14 Figur 13. Energianvändning per energibärare, år 2007 och 2030. Uttryckt i TWh.
(Energimyndigheten, 2013) ... 15 Figur 14. Energisystemet i Sverige, från tillförsel till slutanvändning. ... 16 Figur 15. Installerad elproduktionskapacitet i Sverige per kraftslag, 1996-2011, uttryckt i MW. (Energimyndigheten, 2012a) ... 17 Figur 16. Översiktsbild över omvandlingsprocessen i värmeverk och kraftvärmeverk. (Holm, 2013) ... 19 Figur 17. Tillförd energi i fjärrvärmesystemet, 1970-2011, uttryckt i TWh.
(Energimyndigheten, 2012a) ... 20 Figur 18. Elens fysiska och finansiella väg till användaren. (Svenska Kraftnät, 2011) ... 22 Figur 19. Nordiska elbörsen är uppbyggd av tre mindre marknader. (Nord Pool Spot) ... 23 Figur 20. Sveriges nettoimport (+) och nettoexport (-) av el, 1970-2011, uttryckt i TWh.
(Energimyndigheten, 2012a) ... 24 Figur 21. Modellens uppbyggnad med energistatistik samt emissioner som indata och
koldioxidutsläpp samt emissionsfaktorer som utdata. ... 30 Figur 22. Bostadssektorns koldioxidutsläpp uppdelat efter energibärare, räknad med svensk elmix, subsektor och år. ... 39 Figur 23. Koldioxidutsläpp uttryckt i kilogram per kvadratmeter för 2009 och 2010.
Beräknad med svensk elmix. ... 40 Figur 24. Koldioxidutsläppet i Stockholms län år 2010, uppdelat efter subsektor och elmix.
Uttryckt i tusen ton. ... 41
Figur 25. Bostadssektorns koldioxidutsläpp uppdelat efter energibärare, räknad med nordisk elmix, subsektor och år. ... 42 Figur 26. Koldioxidutsläppet från småhus i Stockholms län 2010 beroende på val av
biobränsle, uttryckt i tusen ton. Beräknat med svensk elmix. ... 43
Figur 27. Koldioxidutsläppet i Stockholms län med hänsyn till import av el, uttryckt i tusen
ton. ... 44
Figur 28. Emissionsfaktor år 2010 för nord- och nordeuropeisk elmix då verkningsgraden i
kraftverken varierar. ... 45
Tabellförteckning
Tabell 1. Förklaring av parametrar i ekvation 1. ... 28 Tabell 2. Produktionskapaciteten i Rya kraftvärmeverk. (Göteborg Energi) ... 28 Tabell 3. Alternativ el- och värmeverkningsgrad för naturgas. (Gode, Martinsson, Hagberg, Öman, & Palm, 2011) ... 29 Tabell 4. Förklaring till parametrar i ekvation 2. ... 31 Tabell 5. Sammanställning av samtliga antagande i indata från SCB, ENTSO-E och Svensk fjärrvärme i modellen. ... 33 Tabell 6. Utsläpp av fossil koldioxid år 2010 uppdelat efter bransch och uttryckt i tusen ton.
(Naturvårdsverket, 2013) ... 34 Tabell 7. Energistatistik för elproduktionen i Sverige för 2009 och 2010, uttryckt i TWh.
(SCB) ... 34 Tabell 8. Ej modifierade värden för bränsletillförsel i Nordeuropa år 2010, direkt hämtade från ENTSO-E. (ENTSO-E) ... 35 Tabell 9. Energistatistik för tillförd energi till fjärrvärmeproduktionen i Stockholms län, uttryckt i TWh, ej normalårskorrigerad. (Svensk Fjärrvärme) ... 36 Tabell 10. Slutenergianvändningen för bostadssektorn i Stockholms län, ej
normalårskorrigerad. (SCB) ... 36 Tabell 11. Energianvändningen i bostadssektorn uppdelat efter energibärare och år, ej
normalårskorrigerad. (SCB) ... 37 Tabell 12. Totala bostadsytan i Stockholms län indelat i subsektorerna, uttryck i
kvadratmeter. (SCB) ... 37
Tabell 13. Emissionsfaktorer för olika energimix år 2009 och 2010, uttryck i g CO
2/kWh. .. 38
Tabell 14. Koldioxidutsläpp i Stockholms län uttryckt i tusen ton, beräknat med svensk
elmix. ... 40
Tabell 15. Procentuell uppdelning av energianvändning och koldioxidutsläpp år 2010. ... 42
Tabell 16. Koldioxidutsläpp i Stockholms län 2010 beroende på verkningsgrad i pannor och
brännare, uttryck i tusen ton. Beräknat med svensk elmix. ... 44
1
1 Inledning
Jordens klimat förändras och detta främst på grund av en ökad mänsklig aktivitet. I takt med en ökad befolkningsmängd, industrialisering och ekonomisk tillväxt ställs högre krav på energiförsörjning världen över. Detta har lett till en ökad användning och exploatering av fossila bränslen. Förbränning av fossila bränslen leder till ett ökat utsläpp av växthusgaser såsom koldioxid i atmosfären, som i sin tur bidrar till den globala uppvärmningen genom en ökad växthuseffekt. Utsläppet av koldioxid sker från samhällets tre sektorer där fossila bränslen används i bostäder, industrier och för transport. I denna studie studeras endast koldioxidutsläppet från bostadssektorn.
1.1 Problembeskrivning
Bostadssektorn i Sverige har ökat avsevärt under de senaste årtionden och i denna studie undersöks koldioxidutsläppet från bostadssektorn inom ett avgränsat område, Stockholms län.
Koldioxidutsläppet uppskattas genom att undersöka bostädernas energianvändning med avseende på köpt energi för uppvärmning, varmvatten, hushållsel och driftel. Bostadssektorn delas huvudsakligen in i subsektorerna flerbostadshus, småhus och fritidshus. Genom att sammanställa respektive subsektors totala energianvändning en modell konstrueras för att omvandla energi till koldioxid. Syftet med studien är att möjliggöra en uppdelning av koldioxidutsläppet mellan subsektorerna och ta reda på faktorer som påverkar koldioxidutsläppet.
1.2 Mål
Målet med studien är att skapa en modell som kan omvandla köpt energi till mängd koldioxidutsläpp. Modellen beräknar:
emissionsfaktorer för olika elmixar som anger hur mycket koldioxid som släpps ut då
en kWh el används
emissionsfaktorer för Stockholms läns fjärrvärmemix som anger hur mycket koldioxid
som släpps ut då en kWh värme används
subsektorernas koldioxidutsläpp per kvadratmeter med avseende på användning av
köpt energi
det totala koldioxidutsläppet för subsektorerna samt hela bostadssektorn i Stockholms
län
1.3 Metod
Koldioxidutsläppet beräknas för ett specifikt årtal i Stockholms län i en fallstudie. För att få
en översikt av problemet görs en grundläggande litteraturstudie inom området, se figur 1. I
litteraturstudien studeras energianvändningen för att få en överblick av utvecklingen och
energieffektiviseringen i bostadssektorn. Energiomvandlingen är en mycket viktig del i
studien, eftersom den köpta energins miljöeffekt studeras ur ett livscykelperspektiv. En
~ 2 ~
kvantitativ undersökning genomförs där energistatistik för olika system och emissionsfaktorer för samtliga bränsletyper inhämtas och bearbetas för att sedan tillämpas i modellen. Olika värderingsmetoder för energin studeras och tillämpas.
Problemformulering
Litteraturstudie
Värderingsmetoder
Modell
Resultat
Känslighetsanalys Systemgränser Energibalans
Statistik och emissionsfaktorer
Diskussion och slutsats
Figur 1. En översikt av studiens arbetsgång.
Modellen som skapas beräknar mängden koldioxidutsläpp för samtliga subsektorer genom att använda emissionsfaktorn för bränslen, el och fjärrvärme samt de inmatade värden för använd energi. Modellen skapas i Excel och beräknar utsläppsfaktorer för koldioxid i systemgränser såsom Sverige, Norden och Nordeuropa. Det är möjligt att använda modellen för andra fall än det som studeras och en grundlig känslighetsanalys utförs för att visa eventuella osäkerheter i resultatet.
1.4 Avgränsningar
I studien väljs ett antal avgränsningar som präglar modellens utformning. Koldioxidutsläppet beräknas endast för bostäder inom Stockholmsområdet och studien avgränsas av energianvändningen under specifika årtal. Inga egna fältstudier genomförs utan studien baseras uteslutande på officiell statistik för köpt energi för olika bränslen, el och fjärrvärme.
De energiförluster som uppkommer i nätet och under omvandlingen beräknas inte, då de är
inkluderade i beräkningar när energitillförsel och användning studeras. All tillförd energi i
systemet studeras ur ett livscykelperspektiv där utsläppsfaktorer för olika bränsletyper hämtas
~ 3 ~
från tidigare studier. Energianvändningens miljöeffekter omfattar endast utsläpp av fossil
koldioxid till luft. Miljövärderingen av den köpta elen till bostadssektorn studeras med
avseende på systemgränserna för Sverige, Norden, Nordeuropa och Europa. Europa som
systemgräns diskuteras, men ingen beräkning utförs. Vid beräkningen av fjärrvärmens
miljöpåverkan begränsas systemgränsen för produktion till Stockholms län.
~ 4 ~
2 Bakgrund
Sveriges energianvändning har ökat kraftigt under det senaste århundrandet och för att försörja samhällets sektorer krävs en ökad tillförsel av energi i systemet. Energitillgången i samhället har en stor betydelse, men en ökad utvinning och användning av energi har även en stor inverkan på miljön och klimatet. Den använda energin är dock inte ekvivalent med andelen utsläpp av växthusgaser i samhället, och detta på grund av att olika primära energibärare leder till olika andelar utsläpp. Utsläpp av växthusgaser, främst koldioxid, är ett aktuellt problem som diskuteras i samband med den globala uppvärmningen. Samhällets energisystem ska vara uthålligt och genom att till exempel minska energisystemets miljöpåverkan kan detta uppnås. Det är viktigt att skapa ”en utveckling som tillfredsställer dagens behov utan att äventyra kommande generationers möjligheter att tillfredsställa sina behov”. ( G. H. Brundtland m.fl., 1987) För att uppnå detta måste det tas hänsyn till ekologiska, sociala och ekonomiska aspekter. Detta innebär att samhällets ekonomiska tillväxt och utveckling inte får bekostas av miljön eller sociala förhållanden. Aspekterna ska vara en vägledande princip i alla åtgärder och planeringar av framtida utvecklingar i energisystemet, vilket i sin tur ska leda till ett mer hållbart samhälle. (FN-förbundet, 2012).
Smartare energianvändning och minskning av energiförluster i samhällets samtliga sektorer
har lett till förbättringar de senaste årtionden. Trenden visar att utsläpp av växthusgaser
minskar, se figur 2. Koldioxidutsläppet i Sverige år 2011 var ungefär 48,6 miljoner ton
inklusive nettoupptaget av koldioxid i sektorn markanvändning (LULUCF). Utsläppet har
minskat med drygt 14 % jämfört med år 1990, men minskningen är inte tillräcklig för att
hindra den globala uppvärmningen och de uppsatta miljömålen. (The Swedish Environmental
Protection Agency, 2013) Det krävs ett ständigt arbete för att succesivt minska
koldioxidutsläppet genom att till exempel minska användningen av fossila bränslen i
energisystemet. Ur ett miljö- och klimatperspektiv delas koldioxid in i två kategorier; biogen
respektive fossil koldioxid. Biogen koldioxid är den koldioxid som ingår i det naturliga
kretsloppet och inte orsakar några skadliga förändringar på miljön. Koldioxid av ett fossilt
ursprung orsakar en nettoökning av koldioxid i atmosfären. (Gode, Martinsson, Hagberg,
Öman, & Palm, 2011) I denna studie kommer endast det fossila utsläppet av koldioxid att tas
med i beräkningarna.
~ 5 ~
Figur 2. Utsläpp av växthusgaser exklusive LULUCF i Sverige, 1990-2011, uttryckt i miljoner ton koldioxidekvivalenter. (Naturvårdsverket, 2013)
~ 6 ~
3 Energianvändning
Sedan 1970-talet har den totala energianvändningen i samhället ökat med ungefär 35 %.
Oljeanvändningen har som en följd av oljekrisen under 1970-talet minskat samtidigt som användningen av förnybar energi har ökat, se figur 3 för utvecklingen under de senaste decennierna. (Energikunskap, 2013) Sedan början av 1990-talet har användningen av biobränsle i det svenska energisystemet ökat och till det räknas biogas, förädlade biobränsle, träd- och åkerbränslen samt en viss andel avfall. (Alopaeus, 2013)
Figur 3. Andel förnybar energianvändning i Sverige, 1990-2010, uttryckt i procent. (Energimyndigheten, 2012a)
Elanvändingen i svenska samhället har däremot inte förändrats nämnvärt men visar dock en svagt ökade trend, se figur 4. Bruttotillförseln av elenergin har ökat med drygt 16 % sedan 1986. (SCB, 2013)
Figur 4. Tillförseln av elenergi i svenska energisystemet 1986-2010, uttryckt i GWh. (SCB, 2013)
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000
1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
GWh Tillförsel av elenergi i Sverige
Brutto Netto
Egenförbrukning
År
~ 7 ~
Av samhällets tre sektorer är det sektorn för bostäder och service som har ökat mest under de senaste årtionden och under 2011 stod denna sektor för hela 40 % av Sveriges totala energianvändning. (Energimyndigheten, 2012a) Även om fler bostäder har tillkommit i samhället har däremot inte energianvändningen i de enskilda bostäderna ökat, utan istället genomgått en kontinuerlig minskning sedan 1970. (Ekonomifakta, 2013) Se figur 5 för utvecklingen av samhällets energianvändning sedan 2006, där trenden visar en successiv ökning innan finanskrisen slog till. (Persson A. , 2002)
Likt bostadssektorn har industrin expanderat kraftigt under de senaste decennierna. En ökad efterfrågan i samhället har lett till en ökning i den totala produktionen. Energianvändningen i industrierna har legat på en förhållandevis jämn nivå de senaste åren, med undantaget för finnanskrisen år 2008-2009 som drabbade industrin hårt, se figur 5. (Energikunskap, 2013) Energieffektivisering av produktionen samt en minskad användning av oljeprodukter ligger till grund för den minskade användningen av energin inom sektorn. (Sundlöf, 2002)
Transportsektorn innefattar förutom landets väg- och bantrafik även luft- och sjöfarten inrikes. Transport är den sektor som har genomgått den största utvecklingen under de senaste årtionden, men står än idag för de största utsläppen av koldioxid i samhället. (Stenkvist, 2002)
Figur 5. Sveriges energianvändning för samhällets tre sektorer uttryckt i PJ, ej normalårskorrigerat. (SCB, 2013)
3.1 Bostäder
Sektorn för bostäder och service innefattar förutom bostäder även energiåtgång för underhåll i samhället, såsom reningsverk, gatu- och vägbelysning. Nästan 60 % av energin som tillförs i denna sektor används för uppvärmning och varmvatten för bostäder och lokaler.
(Energimyndigheten, 2012a) Energistatistik för småhus, fritidshus och flerbostadshus undersöks senare i denna studie för att ge en samlad bild av enbart bostadssektorn i Sverige.
Figur 6 visar systemgränser för energiflödet i bostäderna och det är bruttotillförseln och användningen av den köpta energin som undersöks närmare i detta och nästkommande avsnitt.
0 100 200 300 400 500 600
2006 2007 2008 2009 2010 2011
PJ Svergies energianvändning
Industri Transport
Bostäder och service
År
~ 8 ~
Figur 6. Energitillförsel och användning i bostäder. (IVA, 2012b)
Regelverk på olika nivåer styr utvecklingen i energisystemet genom lagstiftning och direktiv.
I rapporten Stockholmsregionens energiframtid 2010-2050, publicerad av Stockholms stad, redovisas ett antal miljömål som är uppsatta enligt RUFS 2010 (Regional utvecklingsplan för Stockholmsregionen). Målen är att minska utsläppen från bebyggelsen med 20 % fram till år 2020 och 50 % fram till år 2050, med förhoppningen att kunna åstadkomma ett mer hållbart samhälle med en lägre miljöbelastning. (Viehhauser, 2009) Dessa mål är även uppsatta i enighet med EU-direktivet 2009/28/EC. (European Commission, 2013) Energianvändningen i bostäder ska effektiviseras och detta sker även i enlighet med EG-direktiven, som innefattar bestämmelser angående byggnaders energiprestanda. (Energimyndigheten, 2013) Med avseende på dagens teknik finns stora möjligheter till ett effektiviserat boende, men för att kunna uppnå detta krävs dock incitament för finansiering. EU-direktivet 2002/91/EG antogs under 2002 och innefattar byggnaders energiprestanda och effektivisering av energianvändningen. För att kunna kontrollera byggnadens energiprestanda används energideklarationen, där energianvändningen för de befintliga byggnaderna sammanställs så att de kan användas som referensvärden. (Nyman, 2004) (IVA, 2012a)
Hammarby Sjöstad, Liljeholmskajen och Norra Djurgårdsstaden är exempel på satsningar inom statsutvecklingsprojekt för energieffektivare boenden. Målen är att minska bostädernas energibehov genom att satsa på minskade energiförluster i bostäder, återvinning av värme och avfall, bättre elnät samt ökad användning av solceller och solfångare.
Flerbostadshus 3.1.1
I takt med rådande bostadskris är flerbostadshus den del av bostadssektorn som ökar snabbast.
Flerbostadshus innefattar byggnader som har flera bostäder i samma fastighet och utgjorde ungefär 55 % av totala antalet bostäder i Sverige år 2011. (IVA, 2012b)
Största delen av energin som köps i flerbostadshusen används för uppvärmning och
varmvatten, och under 2011 uppgick användningen till 24,3 TWh exklusive värmeenergi från
värmepumpar. För uppvärmning och varmvatten är fjärrvärmen idag den vanligaste
uppvärmningsmetoden, och under 2011 utgjorde fjärrvärmen 92 % av den totala
~ 9 ~
energianvändningen i svenska flerbostadshusen, se figur 7. El är näst vanligast för uppvärmning och varmvatten, och utgör ungefär 5 % av den totala energianvändningen.
Användningen av olja i bostäder har minskat och under 2011 utgjorde olja endast 1 %.
Fördelningen av de olika bränsletyperna i flerbostadshusen i Sverige som helhet är även representativt för bostäderna i Stockholms län, då fördelningen i princip är densamma.
(Energimyndigheten, 2012b)
Figur 7. Energianvändning för uppvärmning i flerbostadshus i Sverige år 2011 uppdelat efter kraftslag.
(Energimyndigheten, 2012b)
Det är svårt att uppskatta hur stor del av den köpta elen som används till hushålls- respektive driftel i flerbostadshusen, på grund av avsaknad av dokumentation av elanvändning för respektive hushåll. (IVA, 2012b) Statistiken från Statistiska Central Byrån (SCB) summerar endast den totala el som har köpts under ett år. Driftel är den del av elanvändningen i flerbostadhus som har ökat mest under de senaste årtionden och uppskattningsvis utgör driftelen 15 % av den totala elanvändningen i en fastighet. (Dalenbäck, Göransson, Jagemar, Nilson, Olsson, & Pettersson, 2005), (Boverket; Energimyndigheten; Naturvårdsverket, 2002).
Småhus 3.1.2
Energianvändningen i småhus, som utgörs av enfamiljshus i form av villa, rad-, par- och kedjehus, skiljer sig väldigt mycket från flerbostadshus och under 2011 var den totala energianvändningen för uppvärmning och varmvatten i småhus 33 TWh exklusive värmeenergi från värmepumpar. Det huvudsakliga energislaget som användes var el. Värmen utgörs av direktverkande el samt vattenburen el, och stod för 43 % av den totala energianvändningen för uppvärmning och varmvatten under 2011, se figur 8. Biobränsle var det energislag som användes mest efter elen, och utgjorde ungefär 36 % av användningen.
Olja var nästan den enda bränsletypen som användes i småhusen innan oljekrisen, men idag visar trenden att användingen har minskat och fortsätter att minska. Under 2011 stod oljan för bara 3 % av slutanvändningen. (Energimyndigheten, 2012c) En uppvärmningsmetod som har
Energianvändningen i flerbostadshus 2011
Fjärrvärme El
Olja Övrigt 92%
2%
5% 1%
~ 10 ~
tillkommit under de senaste årtionden är uppvärmningen med hjälp av värmepumpar, främst luftvärmepumpar. (Energimarknadsinspektionen; Energimyndigheten, 2012).
Figur 8. Energianvändningen år 2011 i småhus i Sverige uppdelat efter energislag. (Energimyndigheten, 2012c)
Fritidshus 3.1.3
Fritidshus är ett enfamiljshus, men bostaden definieras som ett icke-permanent boende som oftast bara används under vissa perioder under ett år. Hushållen väljer oftast el för uppvärmning och varmvatten i huset. Detta beror på att fritidshusens energianvändning är begränsat under året och el är enkelt att använda då hela huset endast beror av ett energislag.
Under 2010 köptes 3,24 TWh el för att försörja fritidshusen i Sverige. (SCB, 2013)
3.2 Uppvärmning i bostäder
Uppvärmning är en viktig parameter som påverkar energianvändningen i bostadssektorn, då den är beroende av allt från utomhustemperaturen och installationer till husets klimatskal.
Energianvändningen ökar om det är en kall vinter eller om huset är dåligt isolerat. Hus som byggs idag har bättre isolering än de äldre, vilket leder till att energiförlusterna i bostaden minskar. Den faktiska energianvändningen för uppvärmning och varmvatten per kvadratmeter i flerbostadshus och småhus presenteras i figur 9 för åren 2005-2011. Statistiken som presenteras är inte normalårskorrigerad, vilket innebär att den visar energianvändning som ett resultat av både temperaturskillnad och faktiska åtgärder i bostäderna.
43%
36%
3%
18%
Energianvändningen i småhus 2011
El
Biobränsle
Olja
Övrigt
~ 11 ~
Figur 9. Genomsnittlig energianvändning för uppvärmning och varmvatten för åren 2005-2011, uttryckt i kWh per m2. Faktisk användning, ej normalårskorrigerad. (Energimyndigheten, 2009a) (Energimyndigheten,
2012d)
Uppvärmningssystemet som väljs i ett hus har en stor inverkan på hur mycket energi som kommer att användas i huset. Några exempel på uppvärmningssätt är användning av direktverkande el, vattenburen och luftburen värme. (Energimyndigheten, 2013)
Direktverkande el och vattenburen värme är det två vanligaste uppvärmningssättet. För att värmen skall kunna distribueras i bostaden med hjälp av vattenburen värme installeras rörsystem där det varma vattnet kan flöda. De uppvärmda rörsystemen kan antingen fungera som golvvärme där den avgivna värmen kommer att fördelas över en större yta i bostaden, eller installeras i anslutning till någon form av element. Huruvida den vattenburna värmen är energieffektiv beror på flera aspekter. Valet av isolering och justeringen av den utgående värmen i systemet är två parametrar som spelar en stor roll. Målet med att ha en bra justering av värmesystemet är att hålla en jämn spridning av värmen i byggnaden. Ett system som har en dålig justering kan leda till en ojämn distribuering i hushållet och kommer därmed också att leda till en ökad energianvändning då systemet försöker kompensera för dessa ojämnheter.
(Abel & Elmroth, 2006). Ett vattenburen system möjliggör val av värmesystem som fjärrvärme, värmepannor, biobränsle och solvärme. (Energimyndigheten , 2009c)
Fjärrvärme 3.2.1
Fjärrvärme är vattenburen värme som är den vanligaste energibäraren för uppvärmning i flerbostadshusen. Fjärrvärme är en mycket lämplig energibärare för värme i tätbefolkade områden såsom flerbostadshusområden, se figur 10. (Energikunskap, 2013) Det finns många fördelar med att använda fjärrvärme i småhus, men detta förekommer inte i lika stor utsträckning. Produktionen av värmen sker i centrala värmeverk eller kraftvärmeverk i anslutning till de närliggande användarna, där både värme produceras. Värmen distribueras i rörsystemet och för att kunna använda värmen måste varje fastighet ha tillgång till en
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Genomsnittlig energianvändning för uppvärmning och varmvatten
Flerbostadshus Småhus
År
kWh/m
2~ 12 ~
värmecentral med värmeväxlare för varmvattnet. (Energimyndigheten, 2009c) Fjärrvärmeleveransen år 2010 uppgick till 56,1 TWh. (SCB; Energimyndigheten , 2011)
Figur 10. Fjärrvärmenät från kraftverk till hushållen i tätbefolkade bostadsområden. (Energimyndigheten, 2013)
Pannor och brännare 3.2.2
De flesta svenska småhus har ett vattenburet värmesystem som drivs av förbränning av olika bränslen. Husen har installationer som oljepannor, gasbrännare, och brännare för biobränslen som pellets och ved. Förbränningen av bränslen värmer vattnet i husets vattenburna system.
(Energimyndigheten, 2013)
Miljöpåverkan av ett uppvärmningssystem som baseras på förbränning är en direkt följd av vilket bränsle som används. Olja är en fossil energibärare som har negativa miljöeffekter vid förbränning. Sverige försöker aktivt minska oljeanvändningen med hjälp av incitament och regleringar. Alltfler svenska småhusägare använder biobränsle, och idag använder 41 % av småhusen enbart biobränsle eller biobränsle i kombination med el för uppvärmning.
(Energimyndigheten, 2009b).
Värmepumpar 3.2.3
Värmepumpar används både i flerbostadshus och småhus för uppvärmning och varmvatten.
Dock finns inte värmepumpar med i SCB:s energistatistik för slutenergianvändning i
bostadssektorn, eftersom det inte räknas som köpt energi utan är en investering som görs av
husägaren. Det finns olika typer av värmepumpar där vissa även kan använda värmet i
förbrukad ventilationsluft. Användning av luftburen värme är en förhållandevis ovanlig
uppvärmningsform i bostaden. Denna typ av uppvärmning kan antingen ske med hjälp av
luftvärmepumpar som distribuerar värmen från exempelvis vedeldning, eller genom att
återvinna energin och värmen i utluften så att den kan användas för att värma upp den svala
luften som kommer in i byggnaden. Nackdelen med den luftburna värmen är dock att det är
svårare att sprida värmen jämnt i bostaden och den är inte heller lika effektiv som den
vattenburna värmen. Värmepumpar är, i dagensläget, en avancerad teknik som behöver el för
att fungera och kräver stora investeringar. (Energimyndigheten, 2013)Trots bristerna så
använder ungefär 20 % av Sveriges småhus värmepump, och 90 % av nybyggda småhus har
frånluftsvärmepumpar installerad. (Energimyndigheten, 2009b)
~ 13 ~
3.3 Varmvatten i bostäder
Tappvarmvattnet ur kranen i bostäder kommer från husets konventionella vattenburna system.
Energinvändingen för tappvarmvatten är relativt jämn under hela året och varmvattenförsörjningen i bostäder är beroende av många parametrar; såsom antal personer i ett hushåll, vilken typ av byggnad det handlar om samt hur väl isolerad varmvattenberedare bostaden är utrustad med. För att erhålla en varmvattenberedare som är väl fungerande och energieffektiv bör den först och främst vara anpassad storleksmässigt så att den tillgodoser de behov som finns i respektive hushåll. Även isoleringen är en mycket viktig parameter då värmeförlusterna är starkt beroende av hur pass bra värmen isoleras. (Energimyndigheten, 2013) En vattenberedare antas att ha en livslängd på 15 år, vilket innebär att det finns flera tillfällen under en byggnads livslängd som beredaren kan bytas ut mot energieffektivare varianter. (Persson A. , 2002)
3.4 Elektricitet i bostäder
Elanvändningen inom sektorn för bostäder och service delas upp i driftel, hushållsel och elvärme, se figur 11 för fördelningen i bostad och servicesektorn. Figur 11 visar även att elanvändningen har ökat sedan 70-talet och elen som köpts av sektorn används främst till drift i byggnader. Elen som används i bostaden går antingen till ett direktverkande elsystem eller ingår som en komponent i det vattenburna systemet. I det vattenburna systemet används elen till att driva den panna som värmer upp vattnet som sedan ska pumpas ut i byggnadens rörsystem. I det direktverkande systemet går elen istället direkt till elementen i huset för att omvandlas till värme. (Energimyndigheten, 2013)
Figur 11. Elanvändning inom bostäder och service, 1970-2010, uttryckt i TWh. (Energimyndigheten, 2011a)
Elanvändningen i flerbostadshusen delas upp i hushållsel och driftel, men en sådan
uppdelning är omöjligt för småhusen och fritidshusen. Hushållsel definieras som den el som
används för att hålla igång elektriska apparater i bostaden. Det handlar om el till belysning,
tvätt, matlagning och hemelektronik i allmänhet. (Engebeck, 1995) Driftel definieras som den
el som används för att driva de nödvändiga funktionerna i en fastighet, och förekommer
framförallt i flerbostadshus och lokalbyggnader (Energimyndigheten, 2012a). Driftelen
~ 14 ~
innefattar exempelvis drift av olika funktioner i byggnaden såsom hissar, allmän belysning och tvättstugor, samt eventuell verksamhetsel i fastigheten. Ägarna i småhusen och fritidshusen får en elräkning som summerar all elanvändning under en viss period, medan fastighetsägarna och hushållen får separata elräkningar för driftel respektive hushållsel.
(Dalenbäck, Göransson, Jagemar, Nilson, Olsson, & Pettersson, 2005)
Energistatistik som finns tillgänglig för elanvändningen i subsektorerna visar samlad information för total köpt hushållsel i hushållen. En uppskattad fördelning av elanvändningen i flerbostadshus visas i figur 12.
Figur 12. Användning av hushållsel i flerbostadshus. (Energimyndigheten, 2013)
3.5 Energianvändning i framtiden
I en konsekvensanalys genomförd av Enenergimyndigheten visar att användningen av köpt energi i bostad och service sektorn kommer att minska år 2030 jämfört med 2007, se figur 13.
Detta trots en ökning av antalet lokaler och bostäder. Denna minskning sker främst i ökade användning av värmepumpar som inte redovisas i energistatistiken och minskad elanvändningen för uppvärmning. I takt med växande ekonomi ökar även antalet apparater i bostäder, men användningen av hushållsel antas att vara konstant på grund av hårdare krav på apparater i ekodesigndirektivet. Modellen MARKAL-Nordic har använts i konsekvensanalysen för prognos av utveckling i framtida energisystem. (Energimyndigheten, 2013)
22%
26%
26%
26%
Användning av hushållsel
Kyl och frys
Hemelektronik
Belysning
Övrigt (tvätt, disk,
matlagning etc.)
~ 15 ~
Figur 13. Energianvändning per energibärare, år 2007 och 2030. Uttryckt i TWh. (Energimyndigheten, 2013)
~ 16 ~
4 Energibalans
Under år 2010 uppgick Sveriges totala energitillförsel till 614 TWh. (Energimyndigheten, 2012a) En stor del av den energi som tillförs i energisystemet försvinner under omvandlingen och distributionen i form av energiförluster, men den resterande energin når användarna i samhällets tre sektorer. I figur 14 presenteras det svenska energisystemet, från tillförsel till slutanvändning i de tre sektorerna. (Energikunskap, 2013)
Figur 14. Energisystemet i Sverige, från tillförsel till slutanvändning.
I energiomvandlingskedjan tillförs primära energibärare vars energi ska omvandlas en eller flera gånger för att slutligen lagras och distribueras som el eller fjärrvärme till bland annat bostäderna. Omvandlingen sker i olika kraftverk vars metoder skiljer sig, men grundprincipen är densamma. Primära energibärare kallas i dagligt tal för bränsle och ska i dessa kraftverk omvandlas först till mekanisk energi för att sedan omvandlas till elektriskt energi med hjälp av induktion i generatorer. Värme genereras i värmeverk genom att överföra energi från primära energibärare till vatten genom förbränning. (Energikunskap, 2013)Primära energibärare påverkar miljön på olika sätt beroende om de är förnybara eller ej. Sol, vind, vatten och biobränsle är exempel på energibärare som knappt lämnar något avtryck på miljön i jämförelse med andra energibärare och kallas därmed förnybara. Energibärare som uran, naturgas, torv, olja och kol är också förnybara, men förnyas alltför långsamt för att hålla samma takt med användningen och kallas därmed icke förnybar. Kol, naturgas och olja kallas även för fossila energibärare och bildas av organiska material och lämnar väldigt stora avtryck på miljön vid brytning, framställning och förbränning. (Naturvårdsverket, 2013)
4.1 Omvandling av energi till el och värme
Elsystemet i de nordiska länderna skiljer ganska mycket åt. Danmark domineras av
kondenskraft och vindkraft och landets energisystem använder högre andelar fossila bränslen
än de andra nordiska länderna. I Norge kommer nästan all el från vattenkraft och Finlands
energisystem består av en energimix av olja, biobränsle, kärnkraft, naturgas, kol och
~ 17 ~
vattenkraft. Svensk elproduktion domineras av vattenkraft och kärnkraft som kompletteras med vindkraft och kraftvärme, se figur 15. (Energimyndigheten, 2003).
Figur 15. Installerad elproduktionskapacitet i Sverige per kraftslag, 1996-2011, uttryckt i MW.
(Energimyndigheten, 2012a)
Vattenkraft 4.1.1
I ett vattenkraftverk genereras el med hjälp av en turbin som tillvaratar rörelseenergin i vattnet när det faller från en hög höjd. Vattenkraft är ett billigt, driftsäkert och lätt reglerat kraftslag, och utgör en stor del av Sveriges bas- och reglerkraft. Under 2011 stod vattenkraften för 45 % av Sveriges totala elproduktion, men mängden producerad el varierar beroende på vattentillgången i vattenmagasinen. (Energimyndigheten, 2012a)
Vattenkraft är förnybart, eftersom energin från vattnet är ren och vattnet återgår till sitt naturliga kretslopp efter användning. (Energikunskap, 2013) Ett vattenkraftverks miljöpåverkan inträffar främst vid bygge, renovering och rivning av kraftverket, då annat material ska framställas och transporteras. Förutom bidrag till en ökad växthuseffekt påverkar kraftanläggningarna landskapet och djurlivet i vattnet. Vatten leds till magasinering genom långa tunnlar som minskar eller totalstoppar vattenflödet i delar av älvfåran. Kraftbolagen är medvetna om anläggningarnas negativa inverkan på ekosystemet och försöker aktivt förbättra situationen. EU har även vattendirektiv som ska skärpa miljölagarna kring vattenkraftverk.
(Åhrling-Rundström, 2011) Kärnkraft
4.1.2
Ett kärnkraftverk är ett värmeverk där el alstras genom att använda värmet som frigörs vid klyvning av tunga atomkärnor. Tekniken kallas fission. Kärnenergin i bränslet omvandlas till värme och används för att hetta upp kylmedlet i reaktorn. Kärnbränslet, den primära energibäraren, som används är det radioaktiva grundämnet uran. (Analysgruppen vid KSU, 2010) Kärnkraft är en baskraft och under 2011 stod kärnkraften för 40 % av Sveriges elproduktion. (Energimyndigheten, 2012a)
Produktionen av el i kärnkraftverk är relativt miljövänligt bortsett från brytning och
avfallhantering av uran, vars radioaktivitet har en negativ inverkan på miljö och levande
organismer. (Analysgruppen på KSU, 2009) Reglerna kring avfallshantering och förvaring är
~ 18 ~
strikta och svenska anläggningar inspekteras och kontrolleras av den statliga Strålsäkerhetsmyndigheten. Varje år importerar Sverige cirka 1500 ton naturligt uran för att driva svenska kärnkraftverk. (Strålsäkerhetsmyndigheten, 2013)
Vindkraft 4.1.3
Solen värmer jorden och på grund av topografin uppstår temperaturskillnader som ger upphov till luftströmar, vindenergin. I ett vindkraftverk tas vindenergin till vara genom att omvandla den till el. Rotorbladen är justerbara så att maximal energi kan utvinnas oavsett vindstyrka.
Genereringen av el påbörjas då vindhastigheten är över 4 meter per sekund och produktionen är som effektivast då vindhastigheten är 12-14 meter per sekund. (Energikunskap, 2013) Ur ett miljöperspektiv är vindkraft en mycket eftertraktad primär energikälla, då vinden är en förnybar och flödande energibärare som i princip inte bidrar till några utsläpp vid bruk. Ett vindkraftverks miljöpåverkan är lokalt då vindparkerna förändrar landskapsbilden och bidrar till exploatering av orörda naturområden för att hitta bästa vindresurser. Vindkraftens inverkan på växthuseffekten sker främst vid bygge, renovering och rivning av kraftverk, där val av material, processer och transport bidrar till utsläpp. (Frisk, 2013) Vindkraft är en växande primär energikälla och utvecklas ständigt för att fasa ut fossila energialternativ, se figur 15 för vindkraftens utveckling sedan 1996. Dock har vindkraftverk höga produktionskostnader jämfört med andra kraftverk och är i dagens läge ett komplement i svensk elproduktion. Under 2011 stod vindkraften för 4 % av Sveriges totala elproduktion och enligt prognoser kommer andelen att fortsätta växa. (Energimyndigheten, 2012a)
Kraftvärme, kondenskraft och värmekraft 4.1.4
Kraftvärme utgör tillsammans med vattenkraft och kärnkraft Sveriges baskraft. I ett
kraftvärmeverk generas el och värme ur samma bränsle och principen är att ta till vara
restvärmet i elproduktionsprocessen, se figur 16. Varmvattnet som fås kan antingen
distribueras i fjärrvärmenätet eller användas direkt i industriprocesser. Till exempel så har
mass- och pappersindustrin egna kraftvärmeverk, även kallad industriellt mottryck, som förser
tillverkningsprocesserna med varm ånga. Kraftvärmeverken i Sverige använder främst bio-
och avfallsbränsle i sina processer, men fossila bränslen kan även förekomma. (Frisk, 2013)
Under 2011 utgjorde biobränsle och fossilbaserad elproduktion 11 % av Sveriges totala
elproduktion (Energimyndigheten, 2012a) och elverkningsgraden för avfall- och
biobränsleeldade kraftvärmeverk ligger runt 30 till 35 % (Energigas Sverige, 2013, 2013).
~ 19 ~
Figur 16. Översiktsbild över omvandlingsprocessen i värmeverk och kraftvärmeverk. (Holm, 2013)
Ett kraftverk som endast omvandlar bränslen till el kallas för kondenskraftverk. Kondenskraft utgör tillsammans med gasturbiner i kraftvärmeverk Sveriges reservkraft och används när vatten- och kärnkraften inte kan täcka energibehovet. (Frisk, 2013) Kondenskraftverken i Sverige använder till skillnad från kraftvärmeverken huvudsakligen olja som drivmedel och elverkningsgraden för kondensdrift av olika bränsletyper ligger runt 33 till 55 %. (Energigas Sverige, 2013, 2013) Kolkondenskraftverken i det nordeuropeiska systemet har en elverkningsgrad på 35 % och med ny teknik kan verkningsgraden i ett kondenskraftverk gå upp till 48 %. Den högsta verkningsgraden har gaseldade kombikraftverk som ligger på ungefär 60 %. (Persson, Tobias, 2008) Miljöeffekten av ett kraftvärmeverk och kondenskraftverk varierar och beror helt på vilka bränslen som används. (Energikunskap, 2013) Värmebehovet i Sverige varierar under året och för att anpassa tillgång och efterfråga används de flesta kraftverk i kraftvärmedrift under vintern och kondensdrift under sommarn.
(Frisk, 2013)
Värmeverk tillgodoser fjärrvärmenätet med varmvatten precis som kraftvärmeverk. Ett värmeverk fungerar på samma sätt som ett kraftvärmeverk men skillnaden är att i värmeverken sker endast omvandling av värme. Bränsletillförseln i värmeverken kan bestå av exempelvis energi från soppförbränning och spillvärme från industrier. Sammansättningen och utvecklingen av den tillförda energin i det svenska fjärrvärmesystemet visas i figur 17.
Fjärrvärmens miljöeffekt är en direkt följd av bränslet som används i processen och kommer
därför att variera beroende på geografiskt område och värmeverk, och det är därför svårt att
uppskatta den exakta miljöpåverkan. (Energimyndigheten, 2013)
~ 20 ~
Figur 17. Tillförd energi i fjärrvärmesystemet, 1970-2011, uttryckt i TWh. (Energimyndigheten, 2012a)
Solkraft och övriga kraftslag 4.1.5
Solkraft, tidvattenkraft och vågkraft är framtida lösningar på energiförsörjning i ett hållbart samhälle som är oberoende av fossila bränslen. Tekniken inom dessa områden är fortfarande i utvecklingsfasen, vilket hindrar en organiserad och storskalig elproduktion. (Energikunskap, 2013)
Solkraft har använts länge och teknikutvecklingen inom området har kommit mycket längre
än tidvatten- och vågkraft. Solceller är instrument som direkt kan omvandla solenergi till
elektrisk energi med hjälp av konstruktionens halvledarmaterial. Till skillnad från solceller
använder solfångare solenergin för att värma vatten, eller andra medier i gasform, i ett
vattenburet värmesystem. Att omvandla solenergi till andra energiformer påverkar inte
miljön, men produktionen av dessa instrument är resurskrävande och bidrar till
koldioxidutsläppet. Sverige har inga stora solkraftsanläggningar, utan solceller och solfångare
är lokala satsningar som säljs via bilaterala avtal eller ägs av småhusägare som har
installationen direkt på taket. (Jönsson, 2011)
~ 21 ~
5 Energipolitik och marknad
Svensk energipolitik är integrerad med satta EU-direktiv för ett mer hållbart samhälle och fungerande elmarknad. Målen är att minska utsläppen av växthusgaser genom att fasa ut de mindre miljövänliga omvandlingsmetoderna. EU-kommissionens energipolitik fram till år 2020 är att minska utsläppet med 20 % jämfört med basåret 1990, och visionen är ett koldioxidsnålt samhälle vars välgång inte bekostas av störningar i elförsörjningen eller konkurrenskraften. (Energimyndigheten, 2013) En av åtgärderna som ska genomföras för att nå målet är att främja förnybar energi och enligt direktiven (2009/28/EG) ska 20 % av EU:s totala energianvändning vara förnybar år 2020. Genom bördefördelning ska andelen förnybar energi i Sveriges slutanvändning vara 49 %. (Energimyndigheten, 2012a)
Koldioxidskatt och handel med utsläppsrätter är exempel på åtgärder från statligt håll för att aktivt reducera koldioxidutsläppen och medvetet minska beroendet av fossila bränslen.
(Svenska Kraftnät, 2012) Elcertifikat är ett exempel på ett incitament som införs för att öka andel förnybar el genom att tilldela elproducenter certifikat för varje MWh förnybar el som produceras. Certifikatet som utdelas har ett värde vid vidare försäljning, vilket ska ge producenterna en extra intäkt. (Gode, Byman, Persson, & Trygg, 2009) Sedan 1 januari 2012 har Sverige och Norge gått samman för en gemensam elcertifikatmarknad som ska öka båda ländernas produktion av förnybar el. (Energimyndigheten, 2012e)
Energitillförseln i det svenska elsystemet år 2030 kommer att vara högre än tillförseln under år 2007 enligt en konsekvensanalys som Energimyndigheten sammanställt utifrån gällande styrmedel inom energi- och klimatområdet, läs mer i avsnitt 3.5. Ökningen av tillförseln sker främst i biobränslebaserat kraftvärmeverk samtidigt som effekt i vind- och kärnkraftverken ökar. Elanvändningen i samhället ökar relativt lite jämfört med elproduktionen och detta kommer att leda till en ökad nettoexport av svensk elmix. (Energimyndigheten, 2013) Regeringens vision är att Sverige ska vara helt fritt från nettoutsläpp av koldioxid och ska med landets nettoexport hjälpa resten av Europa att vara koldioxidneutral år 2050. (Profu i Göteborg AB, 2010) Sammansättningen i bränsletillförseln i fjärrvärmesystem antas i referensbanan att vara relativt konstant, men biobränsle och avfallsbränsle kommer att öka till år 2030. Den totala användningen av fjärrvärme uppskattas vara högre i samhällets samtliga sektorer jämfört med basåret 2007. (Energimyndigheten, 2013)
5.1 Fjärrvärmemarknad
Sverige är ett av de länderna som har störst fjärrvärmeproduktion per capita. Under mitten av
1990-talet skedde omregleringar inom de svenska marknaderna för el och fjärrvärme. Dessa
omregleringar ledde bland annat till att det kommunala ägandet av de befintliga
fjärrvärmeverken minskade. Istället tillkom privat samt statligt ägda fjärrvärmeverk och under
2009 stod dessa fjärrvärmeverk för cirka 40 % av de totala leveranserna av varmvatten till
systemet. (Abrahamsson, Persson, Nilsson, & Friberg, 2011) Fjärrvärmemarknaden i Sverige
består idag av flera hundra nät och betraktas som lokala naturliga monopol, eftersom varje
fjärrvärmenät i regel endast har en leverantör. Marknaden är omdiskuterad och
~ 22 ~
fjärrvärmepriserna har stigit mer än konsumentprisindex de senaste åren. Fjärrvärmets prisökning mellan åren 2000 till 2012 var 56 % och variationen av priset är stor mellan de olika näten. Ökningen är främst en följd av en kostnadsökning av olika bränsletyper som används i fjärrvärmeverken samt en ökad användning av biobränslen, som är dyrare än fossila varianter. (Holm, 2013) Det blir dyrare att värma bostäder med fjärrvärme i framtiden, men i och med energieffektivisering av uppvärmningssystem samt nybyggnationer med bättre klimatskal så kommer användningen minska.
5.2 Elmarknad
Elmarknaden i Sverige är avreglerad sedan 1996 och bildar idag tillsammans med Norge, Danmark och Finland en nordisk elmarknad. Den nordiska elmarknaden integreras alltmer med den europeiska elmarknaden, men överföringskapaciteten är idag fortfarande begränsad.
Tyskland och Polen tillsammans med Norden kan betraktas som ett nordeuropeiskt kraftsystem. Den svenska elmarknaden är uppbyggd av en fysisk del och en affärsmässig del som uppehålls av marknadens olika aktörer, se figur 18. (Svenska Kraftnät, 2012)
Figur 18. Elens fysiska och finansiella väg till användaren. (Svenska Kraftnät, 2011)
Den fysiska elmarknaden 5.2.1
Den fysiska delen av elmarknaden utgörs av produktion och distribution av fysisk el.
Distributionen sker via elnätet som delas upp i stamnät, regionnät och lokalnät. Stamnätet
drivs och förvaltas av Svenska Kraftnät, som är en statlig verksamhet, och ligger i anslutning
till de största produktionsanläggningarna i Sverige. Regionnätet överför el mellan stamnätet
och lokalnätet, som i sin tur leverarar elen till slutanvändaren i ett visst område. (Svenska
Kraftnät, 2011) Svenska elnätet är ett monopol som står under tillsyn av
~ 23 ~
Elmarknadsinspektionen och i dagens läge har Sverige överföringsförbindelser med Norge, Danmark, Finland, Tyskland och Polen. (Energimyndigheten, 2012a)
Den fysiska el som når slutkunden kan i de flesta fall inte spåras till ett specifikt kraftverk och inte heller kopplas ihop med den affärsmässiga el som köps. Enligt svensk lag ska all el ursprungsmärkas och det är elhandlarens ansvar att informera kunden om elens härkomst och miljöpåverkan. (Energimarknadsinspektionen, 2012) Ursprungsgaranti utfärdas av staten till elproducenter som säljer garantierna vidare till elleverantörerna. (Morén, 2011) El har ett så kallad attribut som sätter ett värde på den i inköp och försäljning, men i verkligheten motsvarar inte värdet den fysiska elen som används. De elanvändare som inte köper el med ett visst attribut köper då el från en residualmix vars ursprung inte är garanterad. (Gode, Byman, Persson, & Trygg, 2009)
Nord Pool Spot 5.2.2
På den affärsmässiga delen av elmarknaden köps och säljs elen på den nordiska elbörsens spotmarknad, Nord Pool Spot, eller direkt mellan aktörerna genom bilaterala avtal. Nord Pool är en förutsättning för en effektiv och konkurrensneutral elmarknad för systemets aktörer.
Under 2012 handlades 77 % av all el som produceras i norden på Nord Pool, som ägs av Svenska Kraftnät, norska Stadsnett SF, finska Fingrid Oyj, danska Energinet.dk samt baltiska transmissionens systemoperatörer Elering och Litgrit. (Nord Pool Spot, 2013) Norden utgör tillsammans med Tyskland och Polen ett nordeuropiskt elsystem där handel av el förekommer. På Nord Pool sker både fysisk och finansiell handel med el, se figur 19.
(Svenska Kraftnät, 2011)
Figur 19. Nordiska elbörsen är uppbyggd av tre mindre marknader. (Nord Pool Spot, 2013)
Kortsiktig handel med fysiska elkontrakt sker på spot- och justeringsmarknaden. Elhandel på lång sikt sker på terminsmarknaden genom Nasdaq OMX Commodities. På denna marknad kan aktörerna handla standardiserade finansiella kontrakt för framtida leveranser av en bestämd mängd el under en bestämd period. (Svenska Kraftnät, 2011) Genom dessa kontrakt kan elpriset säkras upp till 6 år, så att elhandelsföretag kan erbjuda sina kunder fasta prisavtal.
Systempriser på spotmarknaden som fastställs av Nord Pool Spot används även som referens
för finansiell handel. (Thorstensson, 2011).
~ 24 ~
Elpriset år 2007 var 26 öre/kWh och en ökning till 61 öre/kWh bedöms till år 2030 i Energimyndighetens konsekvensanalys, läs mer i avsnitt 3.5 och 5. Priset på utsläppsrätten av koldioxid uppskattas till 17 euro/ton år 2020 för att sedan stiga till 38 euro/ton. Även priset på fossila bränslen som kol, naturgas och olja bedöms att stiga. (Energimyndigheten, 2013)
Import och export av el 5.2.3
El är en enkel och driftsäker energibärare som lätt kan distribueras till elanvändarna genom elnätet. El kan inte lagras utan måste produceras i ögonblicket användningen sker, vilket innebär att import respektive export är nödvändigt då användningen inte överensstämmer med produktionen, se figur 20. (Svenska Kraftnät, 2012) Varje dag prognostiseras elbehovet av Svenska Kraftnät, som även är ansvarig för balansering av elproduktionen som ska möta användningen. (Svenska Kraftnät, 2011) Elförsörjning består inte bara av energi utan även av effekt som är ett kapacitetsmått som motsvarar systemets högsta elbehov. (Lindholm, 2012)
Figur 20. Sveriges nettoimport (+) och nettoexport (-) av el, 1970-2011, uttryckt i TWh. (Energimyndigheten, 2012a)
